Elektromagnetické pole: Rozdiel medzi revíziami

typo gram
d (formulácia, typografia)
(typo gram)
 
Zdroje magnetického poľa, ktoré prejavuje silové účinky na niektoré [[Hmota (fyzika)#L.C3.A1tka|látky]], môže byť:
* trvalý -  – permanentný magnet
* elektromagnet -  – magnet vybudený elektrickým prúdom
Ide však o to isté magnetické pole. Magnetické pole vzniká vždy len pohybom [[Elektrický náboj|elektrického náboja]]. V elektromagnete je jeho príčinou prúd, v permanentnom magnete pohyb [[Elektrón|elektrónovelektrón]]ov v atómoch, ktorý možno považovať za malý -  – elementárny magnet. Každý elektrón so svojou dráhou v atóme látky predstavuje elektrický prúd, čím vyvoláva magnetické pole. V nemagnetických látkach sa elektróny pohybujú neusporiadane a ich magnetické polia sa navzájom rušia, teda celý atóm je navonok magneticky neutrálny. V permanentných magnetoch sa pohybujú elektróny rovnakým zmyslom v usmernených rovinách okolo jadra atómu. Každý z nich sa stane elementárnym magnetom. Účinky sa spočítajú a celá látka sa stane zdrojom magnetického poľa. Permanentný magnet si ponecháva smer prúdenia elektrónov v atómoch, ktorý im vnútilo magnetické pole iného magnetu. Magnetické polia permanentného magnetu alebo vodiča prúdu sú teda úplne rovnakými magnetickými poľami.
 
Magnetické pole vzniká v každom prostredí. Mechanickými účinkami však pôsobí len na niektoré látky, napríklad [[železo]] alebo [[nikel]], tieto látky nazývame feromagnetickými; alebo na iné magnetické pole. Feromagnetickými látkami sú aj [[Zliatina|zliatiny]] niektorých prvkov, napríklad veľmi dobré feromagnetické vlastnosti má Heuslerova zliatina [[Mangán|mangánumangán]]u a [[Hliník|hliníkahliník]]a alebo mangánu a [[Meď|medi]]. Dobrou feromagnetickou látkou, z ktorej sa napríklad vyrábajú [[Transformátor|transformátorovétransformátor]]ové [[Plech|plechyplech]]y, je železo s prímesami [[Kremík|kremíkakremík]]a, [[Fosfor|fosforufosfor]]u, [[Síra|síry]], [[Uhlík|uhlíkauhlík]]a a mangánu.
 
Látky, v ktorých sa úplne nerušia elementárne magnety v atómoch, nazývame paramagnetickými látkami, napr. vzduch. Tieto látky prakticky nevyvolávajú zmenu vonkajšieho magnetického poľa.
Každý zdroj magnetického poľa má vždy najmenej dva magnetické póly, teda na rozdiel od elektrického poľa nikdy nemôže existovať len jedno magnetické množstvo. Preto aj rozdelením jedného magnetického zdroja na dva budú obe mať dva magnetické póly.
 
Magnetické pole sa znázorňuje [[Siločiara|siločiaramisiločiara]]mi. Siločiary z magnetu vystupujú v mieste kladného magnetického náboja, v magnete však pokračujú. Magnetické siločiary sú uzavreté, nikde nezačínajú ani nekončia a prechádzajú celým magnetom.
 
Hoci permanentné magnety a elektromagnety vytvárajú rovnaké magnetické pole, elektromagnety majú oproti permanentnými isté výhody. Napríklad veľkosť magnetického poľa možno ľahko zmeniť zmenou magnetizačného prúdu, zmeniť polaritu magnetu zmenou smeru prúdu a pod.
prstov udávajú smer siločiar magnetického poľa. O prítomnosti magnetického poľa v okolí vodiča sa je možné presvedčiť priblížením magnetky k vodiču. Ak ju postavíme kolmo na vodič, pootočí sa jej severný koniec v magnetickom poli do smeru magnetických siločiar (obr. 2), ak ju postavíme rovnobežne s vodičom prúdu, vychýli sa podľa Ampérovho pravidla pravej ruky. Nikdy sa však nevychýli o celých 180°, pretože na ňu pôsobí aj magnetické pole [[Zem]]e.
 
Valcová [[Cievka (elektrická súčiastka)|cievka]] so závitmi v tesnej blízkosti seba má pri prechode prúdu vo vnútri cievky homogénne pole. Smer tohto poľa určíme podľa pravidla pravej ruky: Ak uchopíme cievku do [[Dlaň|dlane]] tak, že prsty ukazujú smer prúdu jednotlivými závitmi, vystretý palec udáva serverný pól cievky.
 
== Základné veličiny magnetického poľa ==
=== Magnetické napätie ===
Základná veličina magnetického poľa -  – magnetické napätie sa vytvára elektrickým prúdom. Zvyšovať magnetické napätie je tak možné zvyšovaním veľkosti prúdu vo vodiči, okolo ktorého magnetické pole vzniká. Magnetické pole však môžnomožno ovplyvniť nielen zmenou veľkosti prúdu, ale aj priblížením ďalšieho vodiča prúdu. Magnetické napätie U<sub>m</sub> na určitej dráhe je teda dané súčtom veľkostí prúdov všetkých vodičov ohraničených touto dráhou.
 
Pri konštantnom prúde '''I''' a počte vodičov '''N''' bude platiť: <math>U_m=NI\,\!
<math>NI=Hl\,\!</math> (A; Am<sup>−1</sup>, m). V okolí vodiča s prúdom '''I''' bude vo vzdialenosti '''''a''''' od vodiča rovnaká intenzita magnetického poľa na každej siločiare s polomerom '''''a''''': <math>H=\frac{I}{2\pi a}</math> (obr. 3)
 
Jednotkou intenzity magnetického poľa je Am<sup>−1</sup>, to je pomer jednotky magnetického napätia a jednotky dĺžky. Ide však o veľmi malú jednotku, pretože pri prúde 1A a vzdialenosti 1m{{m|1|m}} bude intenzita poľa iba 0,159 Am<sup>−1</sup>. Intenzita mag. poľa je [[Vektor (matematika)|vektorová veličina]], okrem veľkosti má aj svoj smer, ktorý je vyjadrený smerom magnetickej siločiary. Najsilnejšie pole je v blízkosti povrchu vodiča, so vzdialenosťou klesá, vo veľkej vzdialenosti je intenzita zanedbateľná. Nulová je teoreticky až v nekonečnej vzdialenosti od vodiča.
 
=== Magnetická indukcia a permeabilita ===
Magnetická indukcia '''B''' súvisí s intenzitou magnetického poľa. Vyjadruje počet magnetických siločiar, ktoré pripadajú v danom prostredí na jednotku plochy. Ak je prechod cez rozhranie kolmý, indukcia nezávisí od prostredia, tým sa od intenzity líši. Medzi magnetickou indukciou a intenzitou poľa platí vzťah: <math>B=\mu H\,\!</math> (T; Hm<sup>−1</sup>, Am<sup>−1</sup>). Jednotkou mag. indukcie je tesla T.
 
1 Tesla je veľmi veľká indukcia, pretože do úvahy sa berie jednotková plocha 1m<sup>2</sup>{{m2|1}}, čo je pomerne veľká plocha vzhľadom na konkrétne prípady magnetických polí. V praxi sa vyskytujú polia s maximálnou indukciou 2,5T, rádove od 0,001T po 1,8T.
 
Veličina <math>\mu\,\!</math> je permeabilita prostredia. Pre diamagnetické a paramagnetické prostredia je konštantná, ale vo feromagnetickom prostredí sa mení v závislosti od intenzity magnetického poľa. Jednotka permeability je Hm<sup>−1</sup>. Permeabilita vákua a približne aj vzduchu: <math>\mu _0 = 4\pi 10^{-7}\,\!</math>. Permeabilitu dostaneme zo vzťahu <math>\mu = \mu _0 \mu _r\,\!</math>, kde <math>\mu _r\,\!</math> je relatívna permeabilita a udáva, koľkokrát je absolútna permeabilita prostredia väčšia ako permeabilita vákua. Je bezrozmerná. Je to skalárna fyzikálna veličina, vyjadrujúca magnetickú polarizovateľnosť (magnetickú „vodivosť“, priestupnosť pre magnetické pole) prostredia, v ktorom je magnetické pole vytvorené.
74 867

úprav